石油化工生产装置阀门分类选型原则

在管道系统中，调节阀是控制元件，其投资约占管道工程费用的30%～50%。阀门的主要功能为启闭、节流、调节流量、隔离设备和管道系统、防止介质倒流、调节和排泄压力等。阀门也是管路中*复杂的元件，它一般由多个零部件装配而成，技术含量高。

随着石油化工工业的迅速发展，石油化工生产装置中的介质大多具有毒性大、可燃、易爆和腐蚀性强的特点，运行工况较复杂苛刻，操作温度和压力较高，开工周期长，阀门一旦出现故障，轻者导致介质泄漏，既污染环境又造成经济损失，重者导致装置停工停产，甚至造成恶性事故。因而，在管道设计中，科学合理地选择阀门既能降低装置的建设费用，又保证生产安全运行。选择阀门是根据操作和安全及经济的合理性，综合平衡比较的经验结果。在选择阀门之前必须提出下述原始条件： 

　　一.石油化工生产装置阀门分类选型原则物性 

　　(1) 物料状态

　　a．气体物料的物料状态包括有关物性数据，纯气体还是混合物，是否有液滴或固体微粒，是否有易凝结的成份。

　　b．液体物料的物料状态包括：有关物性数据，纯组份或混合物是否含易挥发组份或溶解有气体(压力降低时可析出形成二相流)，是否含固体悬浮物，以及液体的粘稠度、凝固点或倾点等。 

　　(2) 其它性质；包括腐蚀性、毒性、对阀门结构材料的溶解性，是否易燃易爆等性能。这些性能有时不只影响材质，还会引起结构上的特殊要求，或需要提高管道等级。

　　二.石油化工生产装置阀门分类选型原则操作状态下的工作条件

　　(1) 按正常工作条件下的温度和压力，还需结合开停工或再生时的工作条件。

　　a．泵出口阀应考虑泵的最大关闭压力等。

　　b．当系统再生韫度高出正常温度很多，而压力却有所降低，对这种类型的系统，要考虑温度和压力综合的影响。

　　c．操作的连续程度：即阀门开闭的频率，也影响到对耐磨损程度的要求，开关较频繁的系统，应考虑是否安装双阀。

　　(2) 系统允许的压力降

　　a．系统允许压力降较小，或允许压力降不小但不需要进行流量调节时，则应选用压力降较小的阀型如闸阀、直通的球阀等。

　　b．需要调节流量，则应选择调节性能较好，具有一定压力降的阀型(压力降占整个管道压力降的比例与调节的灵敏度有关)。

　　(3) 阀门所处的环境：在寒冷地区的室外，特别是对化学物料，阀体材质一般不可用铸铁而应选用铸钢(或不锈钢)。

　　三.石油化工生产装置阀门分类选型原则阀门功能

　　(1) 切断：几乎所有的阀门都具有切断功能。单纯用于切断而不需调节流量则可选用闸阀，球阀等，要求迅速切断时，则以旋塞、球阀、蝶阀等较为适宜。截止阀则既可调节流量又可切断。蝶阀也可适于大流量的调节。

　　(2) 改变流向：选用两通(通道为L形)或三通(通道为了形)球阀或旋塞，可以迅速改变物料流向，且由于一个阀门起到两个以上直通阀门的作用，可简化操作，使切换准确无误，并能减少所占空间。

　　(3) 调控：截止阀、柱塞阀可满足一般的流量调节，针形阀可用于微量的细调；在较大流量范围进行稳定(压力、流量)的调节，则以节流阀为宜。

　　(4) 止回：需防止物料倒流时可选用止回阀。

　　(5) 不同生产过程可以选择有附加功能的阀门，如有带夹套、带排净口和带旁路的阀门，有用于防止固体微粒沉降的带吹气口阀门等。

　　四.开关阀门的动力：就地操作的阀门绝大多数用手轮，对与操作带有一定

　　距离的，可采用链轮或加长杆。一些大口径的阀门因启动力矩过大在阀门设计时已带有电机。在防爆区内要采用相应等级的防爆电机。

　　遥控阀门：采取的动力种类有气动、液压、电动等，其中电动又可分为电磁阀与电机带动的阀。应根据需要和所能提供的能源来选择。

1 石油化工生产装置阀门分类选型原则阀门选型的要点

1.1 明确阀门在设备或装置中的用途

确定阀门的工作条件：适用介质的性质、工作压力、工作温度和操纵控制方式等;

1.2 正确选择阀门的类型

阀门型式的正确选择是以设计者对整个生产工艺流程、操作工况的充分掌握为先决条件的，在选择阀门类型时，设计人员应首先掌握每种阀门的结构特点和性能;

1.3 确定阀门的端部连接

在螺纹连接、法兰连接、焊接端部连接中，前两种*常用。螺纹连接的阀门主要是公称通径在50mm以下的阀门，如果通径尺寸过大，连接部的安装和密封十分困难。法兰连接的阀门，其安装和拆卸都比较方便，但是较螺纹连接的阀门笨重，价格较高，故它适用于各种通径和压力的管道连接。焊接连接适用于较荷刻的条件下，比法兰连接更为可靠。但是焊接连接的阀门拆卸和重新安装都比较困难，所以它的使用仅限于通常能长期可靠地运行，或使用条件荷刻、温度较高的场合;

1.4 阀门材质的选择

选择阀门的壳体、内件和密封面的材质，除了考虑工作介质的物理性能(温度、压力)和化学性能(腐蚀性)外，还应掌握介质的清洁程度(有无固体颗粒)，除此之外，还要参照国家和使用部门的有关规定。正确合理的选择阀门的材质可以获得阀门*经济的使用寿命和*佳的使用性能。阀体材料选用顺序为：铸铁-碳钢-不锈钢，密封圈材料选用顺序为：橡胶-铜-合金钢-F4;

1.5 其它

除此之外，还应确定流经阀门流体的流量及压力等级等，利用现有的资料(如阀门产品目录、阀门产品样本等)选择适当的阀门。

2 石油化工生产装置阀门分类选型原则常用阀门介绍

阀门种类多、品种复杂，主要有闸阀、截止阀、节流阀、蝶阀、旋塞阀、球阀、电动阀、隔膜阀、止回阀、安全阀、减压阀、蒸汽疏水阀和紧急切断阀等，其中常用的有闸阀、截止阀、节流阀、旋塞阀、蝶阀、球阀、止回阀、隔膜阀。

2.1 闸阀

闸阀是指启闭体(阀板)由阀杆带动，沿阀座密封面作升降运动的阀门，可接通或截断流体的通道。闸阀较截止阀密封性能好，流体阻力小，启闭省力，具有一定的调节性能，是*常用的截断阀门之一。缺点是尺寸大、结构较截止阀复杂，密封面易磨损，不易维修，一般不宜作节流用。按闸阀阀杆上螺纹位置分为明杆式和暗杆式两类。按闸板的结构特点又可分为楔式和平行式两类。

2.2 截止阀

截止阀是向下闭合式阀门，启闭件(阀瓣)由阀杆带动沿阀座(密封面)轴线作升降运动的阀门。与闸阀相比，其调节性能好，密封性能差，结构简单，制造维修方便，流体阻力较大，价格便宜，是一种常用的截断阀，一般用于中、小口径的管道。

2.3 球阀

球阀的启闭件是带圆形通孔的球体，球体随阀杆转动以实现启闭的阀门。球阀的结构简单，开关迅速，操作方便，体积小，重量轻，零部件少，流体阻力小，密封性好，维修方便。

2.4 节流阀

节流阀除阀瓣以外与截止阀结构基本相同，其阀瓣是节流部件，不同形状具有不同的特性，阀座的通径不宜过大，因其开启高度较小介质流速增大，从而加速对阀瓣的冲蚀。节流阀外形尺寸小、重量轻、调节性能好，但调节精度不高。

2.5 旋塞阀

旋塞阀是以带通孔的塞体作为启闭件，塞体随阀杆转动，以实现启闭的阀门。旋塞阀结构简单、开关迅速、操作方便、流体阻力小，部件少、重量轻。旋塞阀有直通式、三通式和四通式。直通式旋塞阀用于截断介质，三通式和四通式旋塞阀用于改变介质方向或进行介质分流。

2.6 蝶阀

蝶阀是蝶板在阀体内绕固定轴旋转90°即可完成启闭作用。蝶阀体积小、重量轻、结构简单，只由少数几个零件组成。而且只需旋转90°即可快速启闭，操作简单。蝶阀处于开启位置时，蝶板厚度是介质流经阀体时的阻力，因此通过该阀门所产生的压力降很小，故具有较好的流量控制特性。蝶阀分弹性软密封和金属硬密封两种密封型式。弹性密封阀门，密封圈可以镶嵌在阀体上或附在蝶板周边，密封性能好，既可用于节流，又可用于中等真空管道和腐蚀性介质。采用金属密封的阀门一般较弹性密封的阀门寿命长，但很难做到密封，通常用于流量和压降变化大、要求节流性能好的场合。金属密封能适应于较高的工作温度，弹性密封则具有受温度限制的缺陷。

2.7 止回阀

止回阀是能自动阻止流体倒流的阀门，止回阀的阀瓣在流体压力作用下开启，流体从进口侧流向出口侧。当进口侧压力低于出口侧时，阀瓣在流体压差、本身重力等因素作用下，自动关闭，以防止流体倒流。按结构形式分升降式止回阀和旋启式止回阀。升降式较旋启式密封性好，流体阻力大。对于泵吸入管的吸入口处，宜选用底阀，其作用是：开泵前灌注水使泵的入口管充满水;停泵后保持入口管和泵体充满水，以备再次启动。底阀一般只安装在泵进口的垂直管道上，并且介质自下而**动。

2.8 隔膜阀

隔膜阀的启闭件是一块橡胶隔膜，夹于阀体与阀盖之间。隔膜中间突出部分固定在阀杆上，阀体内衬有橡胶，由于介质不进入阀盖内腔，因此阀杆无需填料箱。隔膜阀结构简单、密封性能好，便于维修，流体阻力小。隔膜阀分为堰式、直通式、直角式和直流式。以上仅是一般原则，在设计时还应根据装置全部情况予以考虑，以使所有的调节阀在装置气源中断时动作即保证安全又协调。

　　对于一些特殊情况也可以考虑在气源中断时使调节阀保持原位。例如在高压作业中，不希望使高压介质突然的切断或全部放空，在这种情况下调节阀应保持原位。

　在装置运行中需要切断清扫或检修的设备要设双阀。直径大于250mm的钢阀及直径大于150mm的合金钢由于价格较高，应作特殊考虑。在工厂中，整个装置或单元可以通过旁通管而停工，除预计需要经常清扫或检修的设备外，其他设备不需安装双阀。当使用单阀把设备从操作中隔开时，应在阀与设备之间设一放净阀。当使用双阀时，在两阀之间装一检查阀。(DBD，Double block Plus Drain)。

　　 所有的主要泵，如进料泵、回流泵、加热炉进料泵及塔底抽出泵等，具备上述使用条件时应安装双阀。对侧线泵、中间冷却泵等非主要泵，不论温度，压力的高低都不设双阀。

　　经验证明，由于有盐沉积、严重结垢、腐蚀及其它原因可能发生故障的换热器，在符合上述条件时，可使用双阀。

　　 调节阀的旁通，不用双阀。  只有估计有严重腐蚀或结垢或由于其它原因可能发生故障或需长时间用旁通阀进行手动调节时，才可用双阀(串联安装)。

　　氢气管线上所有的切断，包括压力表阀门及取样阀都应采用双阀。

　　液态丁烷和更轻的烃类，其取样和放净都要采用双阀。

　　 液氯贮槽上所有管线应采用双阀。

　　 在某些间断的化工生产中，当反应进行时如果再漏进某种介质，有可能引起爆炸、着火或严重的质量事故，则应在该介质的管路上设置双阀，并在两阀间的连接管上设放空阀，如图1—1所示。在生产中阀1均关闭，阀2打开。当上一次生产完毕，准备下一次生产进料时，关闭阀2打开阀1。

　　在工业锅炉(蒸发量≥1t/h，或工作压力≥0.7MPa)的排污管上一般应设置双阀，如图1—2所示。锅炉采用间断排污时，每叫、时开关3～4次，阀门在压力温度的作用下启闭频繁，容易泄漏，而该阀泄漏严重时会造成锅炉停车，因此设置双阀以保证锅炉能长期正常运行。

　　在高压管道设计中，必须设置阀门时，无论其管径大小，一般均需设置双阀，以防止介质泄漏；双阀的安装宜紧密相连，以减少管件又便于操作。如系角式阀，其手轮方向和标高应符合操作与检修的要求。角式阀或底进侧出或侧进底出，应注意安装方向。其安装方法如图1－3所示。但应注意，高压系统内部的旁路阀设单阀。

　　工艺系统管线同公用工程管道相连接需设置双阀，并在两阀间加一排净阀。

　　取样阀开关比较频繁，容易损坏，因此取样管上一般装设两个阀。一个做为切断阀，一个用于取样。 

　　大直径的管道(如原油管道)不易吹扫干净，应加低点排液管，并加双阀或单阀后加盲板。

　　塔和容器的排液管，作为正常操作用时，应加双阀。

　　危险性物料放净时，要设双阀。 

石油化工生产装置阀门分类选型原则下面举几个实例：

　　1、反应器一再生器差压控制

　　反应器与再生器的差压是反应一再生系统内催化剂的正常流化和安全生产的重要参数。在正常情况下，应使再生器压力等于或稍低于反应器压力。如果再生器压力高于反应器压力，就有可能使空气进入反应器而发生爆炸。因此；除了装在再生器顶部很灵敏的双滑阀来控制两器的压差外，还应装一套自动保护系统。如图1：再生器顶部调节阀应选气关式的。事故时，调节阀气源中断，再生器顶部放空阀自动打开。

　　2、可燃气体压缩机超压紧急放火炬自保系统。

　　当压缩机入口气体压力超过安全范围，或发生突发性事故，气源中断，放火炬系统的控制阀自动打开。此阀门必须造气关式的。

　　3、聚合釜的自动调节

　　有不少聚合釜反应是需要在一定温度下进行的，如果进料温度太低，那么在开车时需要外温加热，而在正常进行时，遇到温度偏低时需要加热，温度偏离时需要冷却。为此，可能有必要同时联接拎热两种载热体。见图2：这时，加热介质管线上的调节阀为气开式的，冷却介质管线上的调节阀为气关式的。事故时，热介质切断，冷介质打开。

　　4、关于锅炉供水调节阀气开、气闭型的选用。

　　关于供水调节阀气开、气闭型的选用问题，一般讲还是从安全角度考虑的。如果高压蒸汽是供给蒸汽透平压缩机等重要负荷，那么为保护这些设备以选择气开阀为宜。如果蒸汽负荷作为加热及工艺物料用，为在气源发生故障的情况下保护锅炉以采用气关式为宜。

石油化工生产装置阀门分类选型原则双阀设置的规定 

石油化工生产装置阀门分类选型原则双阀的作用

　　在石油、化工生产中，所处理的工艺介质为易燃易爆有毒的生产装置，高压生产装置，某些间歇生产装置，在一定的生产条件下设置双阀，以确保生产能够安全、连续、稳定的运行。

通过以上分析可知，一般情况下，应**闸阀。要注意的是，在石油、化工及其它行业的管道系统，阀门应用、操作频率和服务千变万化，要控制或杜绝低微的泄漏，*重要、*关键的设备是阀门。合理的选择阀门能够降低装置的建设费用、保证生产安全运行。